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精馏尾气中氯乙烯单体的职业危害及回收措施

作者:金强 陈立志  
评论: 更新日期:2011年06月08日

  氯乙烯单体(VCM)在常温和常压下是一种对眼睛有刺激作用的无色气体,具有乙醚香味,微溶于水,比空气重,在空气中的爆炸极限为3.6%~33%(υ/υ,下同)。齐化集团公司PVC厂采用电石法生产PVC树脂8万t/a。在生产过程中,精馏尾气经冷凝器回收后的不凝气体中,仍含有12.6%左右的VCM和2.3%左右的C2H2。原来采用的是活性炭吸附法回收VCM,但回收效率低,尾排中VCM含量高,易污染环境,危害员工的身心健康,且安全性低。2003年7月,该厂采用了大连欧科膜技术工程有限公司提供的膜法VCM回收系统,运行至今,效果显著,从根本上解决了上述难题,同时也取得了可观的经济效益和良好的社会效益。

  一、 职业危害

    VCM有毒,对人体有麻醉作用,通常由呼吸道进入体内,吸入量在0.5%以上时,可引起头晕、头痛、心神不安、胸闷、嗜睡、不辩方向和步态蹒跚等中毒症状。空气中含量达20%~40%时,可使人产生急性中毒,严重时出现抽搐、神志不清或昏迷状态,瞳孔散大,甚至造成死亡。长期接触VCM也可造成慢性中毒,使肝细胞增生,导致肝纤维化网状内皮系统增生,肝血管肉瘤,产生肝癌,同时对骨骼、皮肤、神经、消化和内分泌等系统产生不同程度的损害。VCM在空气中最高容许浓度为30mg/m3。

    为防止生产操作人员急性中毒,VCM和PVC生产设备应密闭操作,严防跑、冒、滴、漏。操作人员在清釜和维修设备时,应事先做好置换工作,正确佩戴防护用具。如吸入在碍VCM气体,应立即将人体移向通风处,吸入新鲜空气,即可恢复,严重者送医务室吸氧抢救。若皮肤接触VCM液体,接触部位可出现麻木、红斑、浮肿以至坏死,应尽快用大量的清水清洗。

  二、 回收措施

  1、活性炭吸附法回收VCM存在的缺点

    (1)低温吸附、高温解吸,需要-35℃冷冻盐水系统及蒸汽,操作温差大,能量消耗多,运行成本高。

    (2)频繁吸附、解吸,需要专人操作,操作复杂,且设备易腐蚀泄漏,经常维修,劳动强度大。

    (3)回收效率低,尾排VCM含量高,经常在2%左右,易污染环境、危害员工身心健康,浪费资源。

    (4)在解吸过程中有发生火灾或爆炸的危险

    2、膜法VCM回收系统的技术简介

    有机蒸气膜法回收技术是20世纪90年代兴起的新型膜分离技术,也是国际上公认的最具经济效益和社会效益,最具发展前途的生产、节能、环保、安全的高新技术之一,正在逐渐应用于石化行业。

    膜法回收系统主要是根据有机蒸气分离膜的溶解选择控制,即基于溶解-扩散机量。分子质量大、沸点高的气体组分(如:VCM、C3H6、C4H10)在膜内的溶解度大,首先溶解在膜的表面,然后沿其在膜内的浓度梯度扩散传递,容易透过膜,在膜的渗透侧得到富集;而分子质量小、沸点低的气体组分(如:H2、N2、CH4)在膜内的溶解度小,难以沿其在膜内的浓度梯度扩散传递,不容易透过膜,在膜的截留侧得到富集,从而达到分离的目的。

    膜两侧的压差是有机蒸气膜分离过程中的推动力,压差越大,单位膜面积的气体处理量就越大。

    3、膜法VCM回收系统工艺流程简述

    本工艺流程采用了两级膜吸收工艺。来自尾气冷凝器的不凝气体(主要是VCM、C2H2和惰性气体)进入一级膜,一级膜的作用是回收一部分VCM和C2H2,然后将一级膜分离的渗透气返回二级转化器,目的是使C2H2参与合成VCM,防止C2H2在压缩、精馏、冷凝系统积累。一级膜分离器的尾气进二级膜分离器,二级膜的作用是进一步分离VCM,在二级膜渗透侧采用真空操作,以提高膜的分离效果,使尾排中VCM的含量<1%,二级膜的参透气返回气柜。膜法VCM回收系统工艺流程见图1。

    图1 膜法VCM回收系统工艺流程简图

    4、膜法VCM回收系统的优点

    (1)VCM和C2H2的回收率分别达98%和93%以上,尾排中VCM的排放速率为3.13kg/h(根据GB3095-1996《环境空气质量标准》:三类区执行三级标准。根据GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》:排气筒30m,三级最高允许排放速率7.8kg/h),达到了国家环保排放标准,安全性高。

    (2)可承受尾气中VCM含量较大的变化,且回收率不受影响,即操作弹性大。

    (3)易于放大,简单增加膜组件数即可增加处理能力,最经济地满足扩产能力的需要。

   (4)投资少、见效快,回收期短,且效益显著。

   (5)采用撬式结构,占地面积小,以8万t/aPVC规模,占地仅为80000mm×2000mm×2500mm。

   (6)自动化程度高,操作简便,维护保养容易,无需增加新的岗位。

   (7)无传动和转动部件,不需要增加公用工程消耗,操作费用低。

   (8)采用压缩机提供压力作为膜法VCM回收系统的推动力,无需额外增加动力源。

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